O ensaio no dispostivo abrange todas as direções de incidência dos ventos (Corepics VOF/shutterstock.com)

O túnel de vento é um dispositivo que, na construção civil, é utilizado para estudar a ação dos ventos sobre edifícios no intuito de fortalecer indicadores de segurança e de conforto dos usuários. Os resultados que o processo gera são usados como referência para o desenvolvimento do projeto estrutural e da caixilharia.

Por meio da NBR 6123 da ABNT, é possível prever o comportamento da estrutura perante os efeitos de ventos frontais e laterais na edificação sem ter necessariamente de recorrer aos ensaios em túnel de vento, além dos picos de sucção nas quinas também previstos pela norma. No entanto, a confiabilidade dos coeficientes fica limitada para construções com geometria em planta quadrada ou retangular.

“Quando temos uma geometria que foge desses padrões ou estruturas altas e esbeltas, esse ensaio é que dá os indicadores mais reais”, afirma Fábio Siqueira, diretor de engenharia da Construtora e Incorporadora Laguna.

De acordo com Gilder Nader, pesquisador e coordenador do Laboratório do Túnel de Vento do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), o ensaio permite obter resultados não previstos na norma, pois abrange todas as direções de incidência dos ventos. “É confiável e exato por reproduzir, na escala reduzida, as características do vento natural”, explica.

PARA PROJETOS ALTOS E ESBELTOS

Ensaios em túnel de vento são recomendados para projetos altos — quando a altura é 10 vezes maior que a largura — e que apresentam formatos esbeltos. Nesse rol, enquadram-se edificações com linhas curvas ou com revestimento em pele de vidro, coberturas de estádios e de ginásios desportivos com grandes vãos, além de pontes pênseis e estaiadas.

[Ensaio em túnel de vento] é confiável e exato por reproduzir, na escala reduzida, as características do vento natural
Gilder Nader

Segundo Nader, essa demanda acontece devido a uma possibilidade de deslocamento ou torção acima dos níveis tolerados para conforto e segurança, sejam as estruturas de concreto ou metálicas. “Sob a excitação do vento, a edificação poderá ter grandes amplitudes de vibração, tanto nos modos flexionais quanto torcionais, o que traz desconforto dinâmico aos habitantes e causa problemas no revestimento e caixilharia”, esclarece o pesquisador, advertindo ainda que a obra também corre risco de ir à ruína.

Sendo assim, por meio do ensaio em túnel de vento, é possível determinar a carga estática do vento e a resposta dinâmica da edificação. Os resultados servem para o dimensionamento estrutural do projeto. “Eles são usados nos prognósticos de pressões, tensões, deformações, carga nas fundações, deslocamentos, vibrações, influência de detalhes arquitetônicos, entre outros”, cita Siqueira.

Em empreendimentos baixos e com geometria favorável ao cálculo estrutural — planta retangular ou quadrada —, os testes tornam-se desnecessários. Alguns dos exemplos são casas com telhados de uma ou duas águas, edifícios com planta baixa e instalações industriais com coberturas autoportantes ou com várias águas.

Maquete instrumentada com sensores de pressão
(Divulgação/ Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT)

COMO FUNCIONA

Os ensaios são realizados em laboratórios que dispõem do túnel de vento propriamente dito. O processo começa com a elaboração de uma maquete que será submetida aos testes, representando em escala reduzida as condições da estrutura em estudo.

Além de retratar a obra que será erguida, a maquete também deve contemplar as edificações do entorno e a topografia. “Pode ser um grande centro urbano, uma cidade pequena ou uma região próxima ao mar. O vento tem características diferentes em cada tipo de terreno”, diz Nader.

Essa maquete é instrumentada com centenas de sensores de pressão que, distribuídos em superfícies e interiores, coletam dados conforme a velocidade do vento e da inclinação de sua incidência, simulados pelo ventilador do túnel. “As condições climáticas históricas de cada região e as condições da topografia são usadas para estabelecer a velocidade do vento que será usada no ensaio”, revela Siqueira.

A maquete fica posicionada em uma mesa giratória dentro do túnel, onde o ensaio é realizado com incidência a cada 15° até contemplar todos os ângulos.

As condições climáticas históricas de cada região e as condições da topografia são usadas para estabelecer a velocidade do vento que será usada no ensaio
Fábio Siqueira

SERVIÇO DOS LABORATÓRIOS

O túnel de vento dos laboratórios que prestam serviços de ensaio deve ser capaz de simular o vento natural para cada um dos cinco tipos de terrenos, os quais são definidos pela NBR 6123. “Como efeitos de escala podem impactar nos resultados, o ideal é que esses túneis de vento possam ensaiar modelos entre as escalas 1:50 e 1:400”, determina Nader. O espaço físico necessário para comportar o túnel é de no mínimo 100 m².

Os demais equipamentos consistem em sensores de pressão, anemômetros e balanças que medem, simultaneamente, forças e momentos. A aquisição e o processamento de dados são feitos por meio de computadores.

“Os profissionais devem ter formação em engenharia, em física ou em arquitetura. Preferencialmente, devem possuir mestrado e doutorado com foco em mecânica dos fluidos”, institui o pesquisador do IPT.

O preço aproximado do serviço de ensaio é de R$ 50 mil, podendo variar de acordo com o tipo de edificação, quantidade de torres, altura e vizinhança. Para ensaio da carga estática do vento, o valor é de cerca de R$ 35 mil. Já para o ensaio de resposta dinâmica da edificação, gira em torno de R$ 20 mil.

Colaboração técnica

: Fábio Siqueira – Diretor de engenharia da Construtora e Incorporadora Laguna

: Gilder Nader – Pesquisador e coordenador do Laboratório do Túnel de Vento do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT)

Ensaio em túnel de vento gera dados não contemplados pela norma da ABNT